Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung von zwei Räumen
unterschiedlichen Druckes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for sealing two rooms
different pressure according to the preamble of claim 1.
Bei der Abdichtung von zwei Räumen unterschiedlichen Druckes über eine Schulter
müssen für die Erhaltung der Dichtfunktionen sehr kleine axiale Spalte oder bei
Abdichtung an der Zylinderwand sehr kleine radiale Spalte beim Einsatz von
handelsüblichen Dichtelementen realisiert werden. Soll für den axialen Spalt eine rein
metallische Abdichtung ausgeführt werden muß für eine ausreichende
Flächenpressung im Dichtbereich mit einem Spalt gleich Null gesorgt werden. In vielen
Einsatzfällen ist die Einhaltung der genannten Forderungen aus folgenden Gründen
nicht möglich:
When sealing two spaces of different pressure over one shoulder, very small axial gaps must be realized to maintain the sealing functions or very small radial gaps when sealing on the cylinder wall when using commercially available sealing elements. If a purely metallic seal is to be implemented for the axial gap, sufficient surface pressure in the sealing area with a gap of zero must be ensured. In many applications, it is not possible to comply with the requirements mentioned for the following reasons:
-
- Unterschiedliche Wärmeausdehnung zweier Bauteile aufgrund von Δα
oder ΔT oder ΔI zu weiteren Fixpunkten (Doppelpassung in axialer Richtung).- Different thermal expansion of two components due to Δα
or ΔT or ΔI to other fixed points (double fit in the axial direction).
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- Radiale oder axiale Aufweitung (Dehnung) des Gehäuses- Radial or axial expansion (expansion) of the housing
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- Vorhandene Fertigungsungenauigkeiten bei vorhandenen Konstruktionen in
axialer Richtung, radialer Richtung, Planlauf oder Rundlauf.- Existing manufacturing inaccuracies in existing designs in
axial direction, radial direction, axial runout or concentricity.
-
- Mit vorhandenen Fertigungsmöglichkeiten kann nicht oder nur unter
unvertretbarem Aufwand die notwendige Genauigkeit in axialer und radialer
Richtung bzw. Planlauf und Rundlauf erreicht werden.- With existing manufacturing options, you can not or only under
unacceptable effort the necessary accuracy in axial and radial
Direction or axial runout and concentricity can be achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abdichtung von zwei Räumen
unterschiedlichen Druckes anzugeben, mit der die zuvor erläuterten Probleme
vermeidbar sind.The object of the invention is a device for sealing two rooms
to indicate different pressures with which the previously explained problems
are avoidable.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.This object is with the specified in the characterizing part of claim 1
Features resolved. Advantageous further developments are part of subclaims.
Kern der Erfindung ist die Ausgestaltung der Dichtung als ein Tragelement, das einen
etwa rechteckigen Querschnitt aufweist und axial verschiebbar ist. In diesem
Tragelement ist ein Mittel angeordnet, das die der Schulter zugewandte Seite des
Tragelementes an der Schulter zur Anlage bringt. Außerdem weist das Tragelement
ein den radialen Spalt überdeckendes Dichtelement auf. Die der Schulter
gegenüberliegende Seite des Tragelementes ist von dem einen höheren Druck
aufweisenden Raum her beaufschlagbar.The essence of the invention is the configuration of the seal as a support element, the one
has approximately rectangular cross section and is axially displaceable. In this
A supporting element is arranged, which is the side of the shoulder facing the shoulder
Carrying element on the shoulder to the system. In addition, the support element
a sealing element covering the radial gap. That of the shoulder
opposite side of the support element is of a higher pressure
having available space.
Vorzugsweise ist das das Tragelement an der Schulter zur Anlage bringende Mittel
eine Druckfeder, die in einer axialen Ausnehmung des Tragelementes angeordnet ist.
Ein Ende der Druckfeder stützt sich auf dem Boden der Ausnehmung ab und das
andere Ende am Bauteil. Auf diese Weise wird das Tragelement mittels der Federkraft
gegen die Schulter vorgespannt. Diese Vorspannung ist dann von Bedeutung, wenn,
wie weiterbildend vorgeschlagen, in dem der Schulter zugewandten Bereich des
Tragelementes ein weiteres Dichtelement angeordnet ist. Dieses Dichtelement
entfaltet auch dann seine Wirkung, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden
abzudichtenden Räumen Null sein sollte. Bei steigender Druckdifferenz wird die
Dichtwirkung durch die auf der Rückseite des Tragelementes wirkende Axialkraft
vergrößert. Dies ist besonders bei einer rein metallischen Abdichtung unbedingt
erforderlich. Bei sehr großen Druckdifferenzen muß der radiale Spalt sehr klein sein,
damit die sich ergebende Größe des radialen Spaltes zwischen Tragelement und
Bauteil der maximal zulässigen Kompression des Dichtelementes entspricht.
Unterstützend kann man die Formteilfestigkeit des Tragelementes deshalb so wählen,
daß durch den von außen wirkenden Differenzdruck das Tragelement gestaucht und
damit der radiale Spalt verringert wird. Eine Möglichkeit, die Formteilfestigkeit zu
beeinflussen, ist, den Querschnitt des Tragelementes zu verändern.
Preferably, this is the means for bringing the support element against the shoulder
a compression spring which is arranged in an axial recess of the support element.
One end of the compression spring is supported on the bottom of the recess and that
other end on the component. In this way, the support element by means of the spring force
biased against the shoulder. This preload is important if
as proposed in a further education, in the area of the shoulder facing the shoulder
Supporting element is arranged a further sealing element. This sealing element
unfolds its effect even if the pressure difference between the two
rooms to be sealed should be zero. With increasing pressure difference the
Sealing effect due to the axial force acting on the back of the support element
enlarged. This is particularly important with a purely metallic seal
required. With very large pressure differences, the radial gap must be very small,
so that the resulting size of the radial gap between the support element and
Component corresponds to the maximum permissible compression of the sealing element.
To support this, the structural strength of the support element can be selected
that the supporting element is compressed by the differential pressure acting from the outside and
so that the radial gap is reduced. One way to increase molded part strength
influence, is to change the cross section of the support element.
Für die Dichtelemente, unabhängig, ob axial oder radial angeordnet, können
handelsübliche für den Einsatzfall geeignete Dichtungen verwendet werden.
Beispielsweise könnte dies ein O-Ring sein. Aber auch der Einsatz von
Spezialdichtungen, wie beispielsweise ein mit einer Feder verstärkter Teflonring ist
möglich.For the sealing elements, regardless of whether axially or radially arranged
commercially available seals suitable for the application can be used.
For example, this could be an O-ring. But also the use of
Special seals, such as a Teflon ring reinforced with a spring
possible.
Als Montagesicherung für das mit der Federkraft beaufschlagte Tragelement wird in
dem entsprechenden Bauteil ein Anschlag angeordnet. Dies kann ein Sprengring, ein
Zylinderstift, eine Spannhülse, eine Schraube oder dergleichen sein.As a securing device for the spring element loaded with spring force, in
the corresponding component arranged a stop. This can be a snap ring, a
Dowel pin, an adapter sleeve, a screw or the like.
In der einzigen Figur ist in einem Längsschnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung
dargestellt.In the single figure, the device according to the invention is in a longitudinal section
shown.
In einem durch zwei Bauteile 1, 2 gebildeten ersten Raum 3 soll der Druck p2 und in
dem zweiten Raum 4 der Druck p1 herrschen, wobei p2 < p1 sein soll. Die beiden einen
unterschiedlichen Druck aufweisenden Räume 3, 4 werden durch die
erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung abgedichtet. Diese Vorrichtung besteht
aus einem einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Tragelement 5, das mit
einer Seite 6 an der am ersten Bauteil 1 angeordneten die Axialkraft aufnehmenden
Schulter 7 zur Anlage kommt. Zwischen dem zweiten Bauteil 2 und dem Tragelement
5 ist ein radialer Spalt 8 vorgesehen, damit die Bauteile 1, 2 bei Erwärmung sich ohne
gegenseitige Behinderung ausdehnen können. Zur Überdeckung dieses radialen
Spaltes 8 ist in dem dem zweiten Bauteil 2 zugewandten Bereich ein Dichtelement 9
angeordnet. Dieses ist so ausgelegt daß es ohne Einschränkung den während des
Betriebes sich einstellenden größten und kleinsten Spalt 8 sicher abdecken kann. Die
axiale Abdichtung zwischen Tragelement 5 und erstem Bauteil 1 kann über eine rein
metallische Abdichtung erfolgen. In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem der
Schulter 7 zugewandten Bereich des Tragelementes 5 ein weiteres Dichtelement 10
angeordnet. Damit dieses auch bei einer Druckdifferenz gleich Null zwischen den
beiden Räumen 3, 4 wirksam ist, ist in einer axialen Ausnehmung 11 des
Tragelementes 5 eine Druckfeder 12 angeordnet. Diese Druckfeder 12 stützt sich mit
einem Ende am Boden 13 der Ausnehmung 11 und mit dem anderen Ende an einem
Absatz 14 des zweiten Bauteiles 2 ab. Stellt sich während des Betriebes eine
Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen 3, 4 ein, dann wirkt gegen die Kraft FFeder
eine Kraft F1, gebildet aus dem Produkt p1 × Fläche der Seitenwand 6 des
Tragelementes und in Richtung der Feder eine Kraft F2, gebildet aus dem Produkt p2 ×
Fläche der Rückseite 15 des Tragelementes. Da mit p2 ≧ p1 auch F2 ≧ F1 ist, überwiegt
immer die Summe der nach links wirkenden Kräfte, so daß eine ausreichend axiale
Abdichtung gewährleistet ist. Der radiale Spalt 17 zwischen Tragelement 5 und Bauteil
1 kann dabei beliebig groß werden, beispielsweise durch Aufweitung des Bauteiles 1.Pressure p 2 should prevail in a first space 3 formed by two components 1 , 2 and pressure p 1 in second space 4 , p 2 <p 1 . The two rooms 3 , 4 , which have a different pressure, are sealed by the device designed according to the invention. This device consists of a support element 5 , which has an approximately rectangular cross section and comes to rest with a side 6 on the shoulder 7 arranged on the first component 1 and absorbing the axial force. A radial gap 8 is provided between the second component 2 and the support element 5 so that the components 1 , 2 can expand without mutual hindrance when heated. To cover this radial gap 8 , a sealing element 9 is arranged in the region facing the second component 2 . This is designed so that it can safely cover the largest and smallest gap 8 which arises during operation. The axial sealing between the supporting element 5 and the first component 1 can take place via a purely metallic seal. In this exemplary embodiment, a further sealing element 10 is arranged in the region of the support element 5 facing the shoulder 7 . So that this is also effective at a pressure difference equal to zero between the two spaces 3 , 4 , a compression spring 12 is arranged in an axial recess 11 of the support element 5 . This compression spring 12 is supported at one end on the bottom 13 of the recess 11 and at the other end on a shoulder 14 of the second component 2 . If a pressure difference between the two spaces 3 , 4 occurs during operation, then a force F 1 acts against the force F spring , formed from the product p 1 × area of the side wall 6 of the support element and a force F 2 in the direction of the spring , formed from the product p 2 × area of the back 15 of the support element. Since F 2 ≧ F 1 is also with p 2 ≧ p 1 , the sum of the forces acting to the left always prevails, so that a sufficient axial seal is ensured. The radial gap 17 between the support element 5 and the component 1 can be as large as desired, for example by widening the component 1 .
Als Montagesicherung für das mit einer Feder 12 vorgespannte Tragelement 5 ist in
diesem Ausführungsbeispiel im zweiten Bauteil 2 eine Schraube 16 angeordnet.
Alternativ könnte für diesen Anschlag auch ein Sprengring, ein Zylinderstift, eine
Spannhülse oder dergleichen vorgesehen sein.In this exemplary embodiment, a screw 16 is arranged in the second component 2 as a securing means for the supporting element 5, which is prestressed with a spring 12 . Alternatively, a snap ring, a cylindrical pin, an adapter sleeve or the like could also be provided for this stop.